BR112019026129A2 - planta tal como uma planta de amônia compreendendo uma unidade de refrigeração por absorção - Google Patents

planta tal como uma planta de amônia compreendendo uma unidade de refrigeração por absorção Download PDF

Info

Publication number
BR112019026129A2
BR112019026129A2 BR112019026129-0A BR112019026129A BR112019026129A2 BR 112019026129 A2 BR112019026129 A2 BR 112019026129A2 BR 112019026129 A BR112019026129 A BR 112019026129A BR 112019026129 A2 BR112019026129 A2 BR 112019026129A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
steam
heat exchanger
condenser
plant
refrigeration unit
Prior art date
Application number
BR112019026129-0A
Other languages
English (en)
Inventor
Marco Carlucci Mazzamuto
Sergio Panza
Simone Gamba
Original Assignee
Casale Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casale Sa filed Critical Casale Sa
Publication of BR112019026129A2 publication Critical patent/BR112019026129A2/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0447—Apparatus other than synthesis reactors
    • C01C1/0452—Heat exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0488—Processes integrated with preparations of other compounds, e.g. methanol, urea or with processes for power generation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/006—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the sorption type system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Uma planta química (100) compreendendo um sistema de refrigeração incluindo uma unidade de refrigeração por absorção (105) e um sistema de vapor que inclui um ou mais produtores de vapor, usuários de vapor e pelo menos um condensador de vapor (107), em que um trocador de calor (108) está disposto para interceptar pelo menos parte de um fluxo de vapor (8) direcionado para o referido condensador de vapor (107), e o referido trocador de calor (108) transfere calor para um fluido de trabalho (11) da referida unidade de refrigeração por absorção (105), de modo a fornecer pelo menos parte de uma entrada de calor necessária para a operação do referido sistema de refrigeração.

Description

"PLANTA TAL COMO UMA PLANTA DE AMÔNIA COMPREENDENDO UMA UNIDADE DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO"
DESCRIÇÃO Campo de Aplicação
[0001] A invenção se refere a uma planta química compreendendo um sistema de vapor e um sistema de refrigeração incluindo uma unidade de refrigeração por absorção e métodos correlatos de reforma. A invenção se refere, em particular, a uma planta de amônia ou metanol.
Técnica Anterior
[0002] Muitas plantas químicas, tais como plantas de síntese de amônia, compreendem um sistema de vapor.
[0003] Uma planta de síntese de amônia é entendida como uma planta em que um gás de síntese de constituição contendo hidrogênio e nitrogênio é produzido em uma seção frontal, tipicamente por reforma de um hidrocarboneto, e convertido cataliticamente em gás de produto de amônia.
[0004] O sistema de vapor normalmente compreende um ou mais produtores de vapor, usuários de vapor e pelo menos um condensador de vapor. Os produtores de vapor podem incluir trocadores de calor que produzem vapor por esfriamento de uma corrente de processo aquecida, como oO efluente quente de um conversor catalítico. Os usuários de vapor normalmente incluem turbinas a vapor que podem produzir energia ou acionar equipamentos auxiliares, como bombas ou compressores. Algum vapor também pode ser usado internamente no processo ou exportado.
[0005] O condensador do sistema de vapor normalmente recebe vapor de exaustão a pressão e temperatura baixas, normalmente a uma pressão inferior a 1 bar absoluta e a uma temperatura inferior a 100ºC. Por conseguinte, o referido condensador também é referido como condensador de exaustão de vapor.
[0006] O referido condensador de exaustão de vapor é resfriado por meio de água ou ar de resfriamento. O calor liberado pela condensação do vapor de exaustão é removido pelo referido meio e depois descarregado para o ambiente, o que é desvantajoso do ponto de vista da eficiência, porque uma quantidade considerável de energia é perdida.
[0007] As unidades de refrigeração por absorção podem ser usadas para refrigerar os fluxos de processo quando apropriado, por exemplo, unidades de refrigeração por absorção são usadas nas plantas de amônia para refrigeração do gás de síntese de constituição ou do gás de produto de amônia.
[0008] Referindo-se mais detalhadamente a uma planta para a síntese de amônia, a seção frontal geralmente inclui uma seção de reforma, em que a matéria-prima de hidrocarboneto é convertida em um gás de síntese bruto e uma seção de purificação que normalmente compreende um ou mais conversores de comutação, uma seção de remoção de dióxido de carbono e, opcionalmente, uma seção de metanação.
[0009] O gás de síntese purificado da referida seção de purificação é obtido a uma pressão que é muito menor do que a pressão de síntese (por exemplo, 15 a 30 bar); portanto, é comprimido à pressão de síntese de cerca de 80 a 300 bar em um compressor de vários estágios acionado por uma turbina do sistema de vapor.
[0010] Os compressores para processamento de ar enviado para a seção de reforma, amônia, dióxido de carbono ou gás natural também podem ser acionados por turbinas a vapor do sistema a vapor.
[0011] O condensador do sistema a vapor de uma planta de amônia normalmente recebe vapor de exaustão a uma pressão de 0,2 a 0,7 bar e temperatura de 60 a 90ºC.
Sumário da Invenção
[0012] A invenção visa melhorar a eficiência da planta química, acima referida, do ponto de vista energético.
[0013] A ideia subjacente à invenção é usar o calor do vapor enviado ao condensador de exaustão como entrada de calor para uma máquina de absorção, que pode ser vantajosamente usada em uma planta química (por exemplo, uma planta de amônia) para melhorar sua eficiência. Apesar da sua baixa temperatura, o vapor alimentado ao condensador de exaustão ainda é útil para fornecer uma entrada de calor para a referida máquina de absorção. Por conseguinte, o teor de calor do vapor é recuperado eficientemente dentro do processo, em vez de ser totalmente descarregado para o ambiente.
[0014] Este objetivo é alcançado com uma planta química de acordo com a reivindicação 1.
[0015] A referida planta química compreende um sistema de refrigeração e um sistema de vapor, em que oO sistema de refrigeração inclui pelo menos uma unidade de refrigeração por absorção e o sistema de vapor compreende um ou mais produtores de vapor, usuários de vapor e pelo menos um condensador de vapor, sendo a planta caracterizada por:
[0016] um trocador de calor está disposto para interceptar pelo menos parte de um fluxo de vapor direcionado ao referido condensador de vapor, e
[0017] o referido trocador de calor transfere calor para um fluido de trabalho da referida unidade de refrigeração por absorção, para fornecer pelo menos parte de uma entrada de calor necessária para a operação de dito sistema de refrigeração.
[0018] O referido condensador recebe, preferencialmente, um vapor de exaustão descarregado, por exemplo, de uma turbina a vapor. Por conseguinte, na descrição abaixo, o referido condensador de vapor também será referido como um condensador de exaustão de vapor.
[0019] O referido condensador não faz parte da unidade de refrigeração por absorção. Por conseguinte, uma característica da invenção é que o conteúdo de calor de pelo menos parte de um fluxo de vapor, que é originalmente direcionado à condensação, é transferido para a referida unidade de refrigeração por absorção. O calor originalmente liberado para um meio de resfriamento do condensador é usado internamente, de maneira mais eficiente, para acionar a unidade de refrigeração. Por exemplo, o referido calor é transferido para um fluido de trabalho da unidade de refrigeração por absorção. Em uma forma de realização preferida, o calor é transferido para o referido fluido de trabalho a uma temperatura média que é superior à temperatura de condensação do referido condensador.
[0020] De preferência, o trocador de calor acima mencionado é montado dentro de um duto de vapor direcionado ao referido condensador de exaustão de vapor. O referido trocador de calor prevê uma troca de calor entre o vapor e o fluido de trabalho da unidade de refrigeração por absorção. Oo referido trocador de calor compreende, preferencialmente, uma bobina ou um feixe de tubos, o qual é exposto ao vapor e que é atravessado internamente pelo referido fluido de trabalho.
[0021] De preferência, o vapor que entra no trocador de calor tem uma temperatura variando de 60 a 90ºC, mais preferencialmente variando de 75 a 85ºC.
[0022] O referido fluido de trabalho é preferencialmente uma solução binária que consiste em um refrigerante e um absorvente. A referida solução binária compreende, preferencialmente, brometo de lítio (LiBr) e água, o LiBr atuando como absorvente e a água atuando como refrigerante. O refrigerante pode ser um fluido absorvido.
[0023] De acordo com uma modalidade da invenção a referida unidade de refrigeração por absorção fornece um refrigerante líquido (por exemplo, água) a um resfriador, em que o mesmo é aquecido, refrigerando assim uma corrente de processo.
[0024] A unidade de refrigeração por absorção compreende essencialmente:
[0025] um — absorvedor, em que os vapores de refrigerante são absorvidos por uma solução rica do absorvente (por exemplo, LiBr), produzindo assim uma solução pobre absorvente e liberando algum calor;
[0026] um regenerador, em que o refrigerante é evaporado da referida solução pobre e a solução rica acima mencionada é separada para uso posterior no absorvedor;
[0027] um condensador, em que os vapores de refrigerante extraídos da referida solução pobre são condensados por um meio de resfriamento (por exemplo, água de resfriamento);
[0028] um — evaporador, em que o refrigerante condensado é evaporado a pressão mais baixa, resfriando assim o refrigerante líquido acima mencionado, que está então disponível, por exemplo, para o processo de refrigeração no resfriador.
[0029] De acordo com outra modalidade da invenção, a referida unidade de refrigeração por absorção resfria diretamente uma corrente de processo sem fornecer o refrigerante líquido a um resfriador.
[0030] O calor de baixa temperatura é descarregado pelo referido absorvedor e pelo referido condensador, que geralmente é transferido para uma corrente de água de resfriamento por troca indireta de calor.
[0031] A força motriz do processo é o calor fornecido ao regenerador para separar os vapores de refrigerante da solução pobre para fornecer uma solução rica em absorventes.
[0032] De acordo com uma modalidade, oO vapor direcionado para o referido condensador de exaustão de vapor é usado para aquecer, em um aquecedor adequado, a solução pobre fornecida pelo absorvedor antes de sua admissão no regenerador. De acordo com outra modalidade, o vapor direcionado para o referido condensador de exaustão de vapor pode ser usado para ferver a referida solução pobre dentro do próprio regenerador.
[0033] Como consequência, uma entrada de calor externa para o regenerador pode ser evitada ou vantajosamente reduzida. Isto representa uma vantagem significativa da presente invenção.
[0034] De acordo com várias modalidades da invenção, o referido sistema de refrigeração também pode compreender uma unidade de refrigeração por absorção adicional e/ou um refrigerador de compressão, além da unidade de refrigeração por absorção mencionada acima.
[0035] De acordo com uma modalidade preferida, a planta química de acordo com a invenção é uma planta de amônia.
[0036] Uma planta de amônia também compreende uma seção frontal para a geração de um gás de síntese de constituição e uma seção de síntese para a conversão do referido gás de síntese de constituição em um produto contendo amônia. A geração do referido gás de síntese de constituição ocorre preferencialmente por reforma de uma matéria-prima de hidrocarboneto, que pode envolver uma reforma primária com vapor e uma reforma secundária na presença de um fluxo de um oxidante adequado, por exemplo, ar.
[0037] A unidade de refrigeração por absorção de uma planta de amônia pode ser usada para a refrigeração do referido fluxo de ar, do referido gás de síntese de constituição e do referido produto que contém amônia.
[0038] De acordo com outra modalidade preferida, a referida planta química é uma planta para a síntese de metanol.
[0039] Outros objetivos da presente invenção são métodos de reforma de acordo com as reivindicações anexas.
[0040] De acordo com uma modalidade da invenção a planta do trocador de calor compreende remoção de uma parte do duto de vapor original direcionada ao condensador de exaustão de vapor, estando a referida parte adjacente ao condensador de exaustão de vapor e instalando o trocador de calor entre a parte restante do duto de vapor e o condensador de exaustão de vapor. O duto de vapor original é, por exemplo, um tubo de descarga de uma turbina a vapor.
[0041] De acordo com outra modalidade, a planta do trocador de calor compreende substituição do duto original por um novo duto de vapor de menor comprimento e instalação do trocador de calor entre o duto recém- instalado e o condensador de exaustão de vapor.
[0042] O trocador de calor recentemente instalado compreende, de preferência, uma bobina ou um feixe de tubos, que é exposto ao vapor e que é atravessado internamente pelo referido fluido de trabalho. O referido trocador de calor compreende, vantajosamente, uma entrada e uma saída para o referido fluido de trabalho que circula dentro da referida bobina ou feixe de tubo. A principal vantagem da presente invenção é que o vapor direcionado ao (s) condensador (es) de exaustão de vapor do sistema de vapor é usado como fonte de calor para regenerar o fluido de trabalho de uma unidade de refrigeração por absorção. Por conseguinte, o teor de calor do vapor é recuperado eficientemente dentro do processo.
[0043] O refrigerante líquido refrigerado pela unidade de refrigeração por absorção pode ser empregado dentro da planta. Por exemplo, em uma planta de amônia, o referido refrigerante líquido pode ser usado como meio de resfriamento para o gás de síntese ou o ar do processo melhorando assim a eficiência energética da própria planta.
[0044] Ainda graças ao menor teor de calor do vapor alimentado ao condensador de exaustão de vapor, O meio de resfriamento necessário para a condensação é menor. Isso é particularmente vantajoso quando a água de resfriamento é usada como meio de resfriamento, uma vez que a quantidade economizada de água de resfriamento pode ser usada para outros fins, por exemplo, para remover o calor descarregado pelo absorvedor e pelo condensador da unidade de refrigeração por absorção.
[0045] Além disso, graças ao menor teor de calor do vapor alimentado ao condensador de exaustão de vapor, a pressão operacional do referido condensador de exaustão de vapor pode ser reduzida. Isso pode melhorar a eficiência dos outros usuários do vapor.
[0046] As vantagens surgirão ainda mais claramente com o auxílio da descrição detalhada abaixo, relacionada a uma modalidade preferida.
Breve Descrição dos Desenhos
[0047] A Figura 1 é um esquema de blocos simplificado de uma planta de amônia de acordo com uma modalidade preferida da invenção.
[0048] A Figura 2 mostra um esquema de blocos simplificado da unidade de refrigeração por absorção da planta mostrada na Figura 1, de acordo com uma modalidade preferida da invenção.
[0049] A Figura 3 mostra um condensador de exaustão a vapor de uma planta de amônia de acordo com a técnica anterior.
[0050] A Figura 4 mostra um condensador de exaustão a vapor de uma planta de amônia de acordo com uma modalidade da invenção.
Descrição Detalhada
[0051] A Figura 1 ilustra um esquema simplificado de uma planta de amônia 100.
[0052] Uma matéria-prima de hidrocarboneto 1 é reformada em uma seção frontal 101 produzindo um gás de síntese de constituição 2. O referido gás de síntese 2 é obtido a uma pressão de 15 a 30 bar ou mais na seção frontal 101 e é alimentado a um circuito de síntese 102 através de um compressor de gás de estágio múltiplo 103. O circuito de síntese 102 trabalha a uma pressão de síntese de cerca de 80 - 300 bar.
[0053] O circuito de síntese 102 produz um produto contendo amônia 3. O referido circuito de síntese 102 contém um resfriador 104, que é fornecido com um refrigerante líquido frio 5 fornecido por uma unidade de refrigeração por absorção 105 e contribui para o resfriamento do produto que contém amônia 3. O refrigerante líquido quente resultante 6 então retorna à referida unidade de refrigeração por absorção 105.
[0054] A planta de amônia 100 também compreende um sistema de vapor que normalmente inclui geradores de vapor e turbinas a vapor. Geradores de vapor incluem, por exemplo, trocadores de calor que removem o calor da seção frontal 101, por exemplo, do gás quente reformado. As turbinas a vapor incluem, por exemplo, uma turbina 106 acoplada ao referido compressor de gás de estágio múltiplo
103 e fornecida com vapor 7. Por uma questão de simplicidade, no exemplo da figura apenas a turbina a vapor 106 é ilustrada.
[0055] O sistema de vapor compreende ainda um condensador de exaustão de vapor 107 que recebe o vapor descarregado de uma ou mais turbinas a vapor, por exemplo, vapor 13.
[0056] O sistema de vapor pode ainda fornecer vapor 9 que provê uma entrada de calor para a unidade de refrigeração por absorção 105 e a referida unidade 105 pode retornar o vapor 10 com um menor teor de calor.
[0057] Pelo menos parte da entrada de calor para a referida unidade de refrigeração por absorção 105 é fornecida pelo vapor 8 antes de sua condensação no condensador de exaustão de vapor 107, através de um trocador de calor 108.
[0058] Mais detalhadamente, a unidade de refrigeração por absorção 105 opera com um fluido de trabalho. O referido fluido de trabalho requer que o calor seja regenerado, de acordo com a técnica conhecida das máquinas de absorção. No exemplo das figuras l1 a 4, será feita referência a uma solução aquosa de LiBr, em que oO LiBr atua como absorvente e a água atua como refrigerante.
[0059] No exemplo da Figura 1, o fluido de trabalho 11 entra, preferencialmente através de uma bomba (não mostrada), no trocador de calor 108, em que é aquecido pelo vapor 8. O fluido de trabalho aquecido 12, assim obtido, retorna à unidade de refrigeração por absorção 105 e o vapor 13 que sai do trocador de calor 108 com baixo conteúdo térmico é enviado ao condensador de exaustão de vapor 107. O referido condensador de escape de vapor 107 fornece um condensado de vapor 14.
[0060] Como mostrado na Figura 2, a referida unidade de refrigeração por absorção 105 compreende essencialmente um regenerador 201, um condensador 202, um evaporador 203 e um absorvedor 204.
[0061] Após ser pré-aquecido no referido trocador de calor 108, o referido fluido de trabalho 12 é instantâneo através de uma válvula 205 e depois entra no regenerador 201, em que os vapores de água 23 são separados de uma solução rica em LiBr 24. A referida solução rica 24 é reciclada para o absorvedor 204.
[0062] De acordo com o exemplo da Figura 2, oO vapor 9 é fornecido como entrada de calor adicional para o regenerador 201 para regenerar melhor o fluido de trabalho, e o vapor 10 com um menor teor de calor é exportado da unidade de refrigeração por absorção 105.
[0063] Os vapores de água 23 extraídos do referido regenerador 201 são enviados para o condensador 202, em que são condensados por um meio de resfriamento 25 (por exemplo, água de resfriamento), proporcionando um condensado 26. O referido condensado 26 é fornecido ao evaporador 203 através de uma válvula 206. O referido evaporador 203 também é fornecido com o refrigerante líquido quente 6, obtido a partir do resfriador 104, em que é regenerado. Por conseguinte, dentro do referido evaporador 203, o condensado 26 é evaporado a pressão mais baixa, fornecendo vapores de água 27, e o referido refrigerante líquido 6 é resfriado, ficando assim novamente disponível para o processo de refrigeração no resfriador
104.
[0064] Os referidos vapores de água 27 são fornecidos ao absorvedor 204, em que são absorvidos pela referida solução rica em LiBr 24 com à ajuda de uma água de resfriamento 28. O absorvedor 204 fornece uma solução LiBr magra 11, que alimenta o trocador de calor 108 em que é aquecido pelo vapor 8, obtendo a corrente 12.
[0065] De acordo com outra modalidade da invenção, a referida unidade de refrigeração, por absorção, resfria diretamente o produto 3 contendo amônia, sem fornecer o refrigerante líquido 5 a um resfriador.
[0066] Uma modalidade preferida do referido trocador de calor 108 é representada na Figura 4. Esta modalidade pode resultar vantajosamente da reforma do sistema mostrado na Figura 3.
[0067] De acordo com a Figura 3, o condensador 107 recebe vapor de uma pluralidade de condutos 109, 110 111, por exemplo, os tubos de descarga de turbinas a vapor e fornece o condensado de vapor 14. O meio de resfriamento usado no condensador 107 é, por exemplo, água de resfriamento.
[0068] O método de reforma de acordo com a modalidade mostrada na Figura 4 compreende: substituição de um ou mais dos condutos 109-111, por exemplo, o conduto 109, com um novo tubo de descarga 109a de menor comprimento; instalação do trocador de calor 108 entre o tubo 10%9a e um bico 13 do condensador 107; instalação de uma bobina ou um feixe de tubos 114 dentro do invólucro 112 do referido trocador de calor 108 para a circulação do fluido de trabalho 11 proveniente da unidade de refrigeração por absorção 105.
[0069] De acordo com outra modalidade, o método de reforma pode compreender a remoção de uma porção do conduto 109 e a instalação subsequente do trocador de calor 108 no lugar da referida porção removida.
[0070] De acordo com a invenção, o conteúdo de calor do vapor 8 extraído das turbinas a vapor da planta de amônia é recuperado e vantajosamente empregado na unidade de refrigeração por absorção 105, em vez de ser descarregado via condensação do vapor 8 no condensador de exaustão de vapor 107. Por conseguinte, é o vapor 13 descarregado do trocador de calor 108, que tem um teor de calor menor que o vapor 8, para ser condensado dentro do condensador de exaustão de vapor 107, fornecendo assim o condensado de vapor 14.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES
1. Planta química (100) compreendendo um sistema de refrigeração e um sistema de vapor, em que o referido sistema de refrigeração compreende pelo menos uma unidade de refrigeração por absorção (105), e o referido sistema de vapor compreende um ou mais produtores de vapor, usuários de vapor e pelo menos um condensador de vapor (107), a planta sendo caracterizada pelo fato de que: um trocador de calor (108) está disposto para interceptar pelo menos parte de um fluxo de vapor (8) direcionado para o referido condensador de vapor (107), e o referido trocador de calor (108) transfere calor para um fluido de trabalho (11) da referida unidade de refrigeração por absorção (105) para fornecer, pelo menos, parte de uma entrada de calor necessária para a operação do referido sistema de refrigeração.
2. Planta de acordo com a reivindicação 1, em que o referido trocador de calor é montado dentro de um duto de vapor (109a) direcionado ao referido condensador de vapor (107).
3. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o referido trocador de calor (114) compreende um feixe de bobinas ou tubos expostos ao vapor (8) e atravessados internamente pelo referido fluido de trabalho (11).
4. Planta de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o vapor na entrada do referido trocador de calor (108) tem uma temperatura na faixa de 60 a 90ºC, preferencialmente na faixa de 75 a 85ºC.
5. Planta de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, o referido fluido de trabalho da unidade de refrigeração por absorção sendo uma solução binária de um refrigerante e um absorvente.
6. Planta de acordo com a reivindicação 5, a referida solução binária compreendendo brometo de lítio e água.
7. Planta de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, adequada para a síntese de amônia e que compreende ainda uma seção frontal (101) para a geração de um gás de síntese de constituição (2) e uma seção de síntese (102) para a conversão do referido gás de síntese de constituição (2) em um produto contendo amônia (3), a geração do referido gás de síntese de constituição (2) ocorre preferencialmente por reforma de uma matéria- prima de hidrocarboneto e a referida reforma opcionalmente ocorre na presença de ar de processo.
8. Planta de acordo com a reivindicação 7, em que a referida unidade de refrigeração por absorção (105) é utilizada para a refrigeração do referido gás de síntese de reposição (2) ou do referido produto que contém amônia (3) ou do referido ar de processo.
9. Planta de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, adequada para a síntese de metanol.
10. Método para reforma de uma planta química (100), a referida planta compreendendo um sistema de refrigeração e um sistema de vapor, em que o referido sistema de vapor compreende um ou mais produtores de vapor, usuários de vapor e pelo menos um condensador de vapor (107),
o método de reforma sendo caracterizado pelo fato de que é realizada: instalação de uma unidade de refrigeração por absorção (105) no referido sistema de refrigeração, instalação de um trocador de calor (108) disposto para interceptar, pelo menos, parte de um fluxo de vapor (8) direcionado para o referido condensador de vapor (107), em que o referido trocador de calor (108) transfere calor para um fluido de trabalho (11) da referida unidade de refrigeração por absorção (105) para fornecer pelo menos parte de uma entrada de calor necessária para a operação do referido sistema de refrigeração.
11. Método para reformar uma planta química (100), a referida planta compreendendo um sistema de refrigeração e um sistema de vapor, em que: o referido sistema de refrigeração compreende uma unidade de refrigeração por absorção (105), e o referido sistema de vapor compreende um ou mais produtores de vapor, usuários de vapor, e pelo menos um condensador de vapor (107), o método de reforma sendo caracterizado pelo fato de que é realizada: instalação de um trocador de calor (108) disposto para interceptar pelo menos parte de um fluxo de vapor (8) direcionado para o referido condensador de vapor (107), em que o referido o trocador de calor (108 transfere calor para um fluido de trabalho (11) da referida unidade de refrigeração por absorção (105) para fornecer pelo menos parte de uma entrada de calor necessária para a operação do referido sistema de refrigeração.
12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, em que à instalação do referido trocador de calor (112) compreende: remoção de um duto de vapor (109) originalmente direcionado para o condensador de vapor (107) e instalação de um novo duto de vapor (109a) de menor comprimento, e instalação do trocador de calor (112) entre o duto de vapor recém-instalado (109a) e o condensador (107).
13. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, em que a instalação do referido trocador de calor (112) compreende: remoção de uma porção de um duto de vapor (109) direcionado para o condensador de vapor (107), estando a referida porção próxima do referido condensador de vapor (107), e instalação do trocador de calor (112) no lugar da referida porção removida.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, em que o referido trocador de calor (112) compreende uma entrada e uma saída para o referido fluido de trabalho.
BR112019026129-0A 2017-06-16 2018-06-05 planta tal como uma planta de amônia compreendendo uma unidade de refrigeração por absorção BR112019026129A2 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17176411 2017-06-16
EP17176411.1 2017-06-16
PCT/EP2018/064678 WO2018228851A1 (en) 2017-06-16 2018-06-05 A plant, such as ammonia plant, comprising an absorption refrigeration unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR112019026129A2 true BR112019026129A2 (pt) 2020-06-30

Family

ID=59296671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019026129-0A BR112019026129A2 (pt) 2017-06-16 2018-06-05 planta tal como uma planta de amônia compreendendo uma unidade de refrigeração por absorção

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20200156952A1 (pt)
EP (1) EP3638618A1 (pt)
CN (1) CN110770161A (pt)
AU (1) AU2018285025B2 (pt)
BR (1) BR112019026129A2 (pt)
CA (1) CA3065880A1 (pt)
RU (1) RU2758404C2 (pt)
UA (1) UA126127C2 (pt)
WO (1) WO2018228851A1 (pt)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4370470A1 (en) * 2021-07-14 2024-05-22 Topsoe A/S Control of pressure in an ammonia cooling circuit at varying loads

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3266268A (en) * 1965-01-19 1966-08-16 Worthington Corp Sub-cooling steam condensate in tube side of heat exchanger for an absorption refrigeration system
DE2860718D1 (en) * 1977-09-16 1981-08-27 Ici Plc Process and plant for producing ammonia
US5555738A (en) * 1994-09-27 1996-09-17 The Babcock & Wilcox Company Ammonia absorption refrigeration cycle for combined cycle power plant
US5638696A (en) * 1995-11-15 1997-06-17 Cline; Calvin D. Absorption refrigeration system
US20060228284A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-12 Schmidt Craig A Integration of gasification and ammonia production
RU2005114278A (ru) * 2005-05-12 2006-11-20 Александр Моисеевич Соколов (RU) Способ рекуперации тепла при производстве аммиака
UA42161U (ru) * 2009-01-27 2009-06-25 Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Установка для производства аммиака
US20110056219A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-10 Industrial Idea Partners, Inc. Utilization of Exhaust of Low Pressure Condensing Steam Turbine as Heat Input to Silica Gel-Water Working Pair Adsorption Chiller
JP5998043B2 (ja) * 2012-12-26 2016-09-28 株式会社日立製作所 エンジンコンバインドシステム
EP3026016A1 (en) * 2014-11-27 2016-06-01 Casale SA A method for revamping an ammonia plant
EP3106435A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-21 Casale SA A method for revamping an ammonia plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020100089A3 (pt) 2021-07-16
CN110770161A (zh) 2020-02-07
UA126127C2 (uk) 2022-08-17
US20200156952A1 (en) 2020-05-21
CA3065880A1 (en) 2018-12-20
RU2758404C2 (ru) 2021-10-28
RU2020100089A (ru) 2021-07-16
AU2018285025B2 (en) 2023-03-02
AU2018285025A1 (en) 2019-12-05
WO2018228851A1 (en) 2018-12-20
EP3638618A1 (en) 2020-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112019018373A2 (pt) uma planta para a produção de ácido nítrico, um processo relacionado e método de renovação
KR20060036109A (ko) 가스 터빈 시스템 효율 증대 방법 및 그 방법에 적절한가스 터빈 시스템
RU2724051C2 (ru) Способ модернизации установки синтеза аммиака
RU2009143172A (ru) Способ и устройство для преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод
CO6361983A2 (es) Generación de gas de proceso mediante recuperación de calor de escape de baja temperatura
KR20190014516A (ko) 냉매 환기 정류기 및 효율 부스터
BR112019026129A2 (pt) planta tal como uma planta de amônia compreendendo uma unidade de refrigeração por absorção
KR101146557B1 (ko) 이산화탄소 회수장치
CN113669121B (zh) 一种电厂凝汽系统及工艺方法
BR112021004742A2 (pt) processo para a preparação de metanol
UA127522C2 (uk) Водоаміачна система абсорбційного охолодження
CN215598142U (zh) 一种提高热力发电厂抽真空效率系统
JP5976570B2 (ja) 過熱水蒸気発生器
CN108507219A (zh) 一种复合型两级式溴化锂吸收式热泵及工作方法
DK2920834T3 (en) Cooled fuel cell plant comprising an absorption heater
KR20120013588A (ko) 이산화탄소 회수장치
KR100867272B1 (ko) 볼텍스튜브 냉방시스템
RU2776906C1 (ru) Водоаммиачная система абсорбционного охлаждения
JP2005098551A (ja) 下水処理設備で発生したエネルギーの回収方法及び回収設備
CN211854333U (zh) 一种间接冷却蒸发装置
US5628190A (en) Geothermal power plant and condenser therefor
RU2675841C1 (ru) Установка для синтеза мочевины
KR20120060255A (ko) 발전소 건식 재생용 이산화탄소 분리회수장치로부터의 열 회수장치
CN116181432A (zh) 有机朗肯循环能量回收系统和回收方法
JP2013539007A (ja) 蒸気吸収冷凍

Legal Events

Date Code Title Description
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09B Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette]